一种利用溶胶‑凝胶法合成制备掺杂硼的γ‑Al2O3的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用溶胶−凝胶法合成制备掺杂硼的γ‑Al2O3的方法，用以提高氧化铝的比表面积和高温稳定性，属于化工材料技术领域。将一种非离子型表面活性剂（P123）溶解到无水乙醇中，通过滴加盐酸调节溶液的pH；选硼酸作为硼源，将一定量的硼酸溶解到丙醇中。把溶解混合均匀的硼酸溶液加入到P123溶液里，充分搅拌，在空气中静置一段时间后，得到透明的混合溶液。然后将一定量的异丙醇铝加入混合溶液中，在密闭环境下快速搅拌，制得透明的湿溶胶。将得到的湿溶胶在空气中老化一段时间后，置于干燥箱中干燥，使溶剂挥发，得到干凝胶。将得到的干凝胶在一定温度下煅烧，获得结晶度良好的掺硼的γ‑Al2O3粉体。本发明专利技术掺入的硼已进入γ‑Al2O3的晶格中，获得的晶体纯度高、结晶度好，硼的掺入提高了γ‑Al2O3的比表面积和高温稳定性。

A method of using sol gel synthesis preparation of boron doped gamma Al2O3

The invention discloses a method for using the sol-gel synthesis of boron doped gamma Al2O3, in order to improve the alumina surface area and high temperature stability, which belongs to the technical field of chemical materials. A non-ionic surfactant (P123) is dissolved into anhydrous ethanol, and the pH of the solution is adjusted by the addition of hydrochloric acid. Boric acid is selected as the boron source to dissolve a certain amount of boric acid into propanol. The dissolved and homogeneous boric acid solution is added to the P123 solution to be fully stirred, and a transparent mixing solution is obtained after some time in the air for a period of time. Then add a certain amount of aluminum isopropoxide in the mixed solution, rapid mixing in a closed environment, prepared by wet transparent sol. The resulting wet sol is aged in air for a period of time and is dried in a drying chamber to evaporate the solvent and obtain a dry gel. The dry gel at certain temperature to obtain calcined Al2O3 powder gamma crystalline boron doped good degree of the. The incorporation of boron has entered the gamma Al2O3 lattice, the crystal purity was high, good crystallinity, incorporation of boron increased gamma Al2O3 specific surface area and high temperature stability.

【技术实现步骤摘要】
一种利用溶胶−凝胶法合成制备掺杂硼的γ-Al2O3的方法
本专利技术属于化工材料
，具体涉及一种利用溶胶−凝胶法合成制备掺杂硼的γ-Al2O3的方法。
技术介绍
氧化铝（Al2O3）有许多同质异晶体，目前已知的有10多种，应用比较广泛的主要有2种晶型，即γ-Al2O3和α-Al2O3（刚玉）。其中，γ-Al2O3具有高比表面积的特性，并且活性高吸附能力强。汽车尾气是当今社会的主要污染源之一，因此γ-Al2O3作为汽车尾气处理的催化剂载体而被广泛应用。由于γ-Al2O3的高温稳定性差，在高温条件下易发生相变，导致整体催化活性降低甚至失活，本专利技术则是利用溶胶—凝胶法合成制备掺杂硼的γ-Al2O3的方法，提高了γ-Al2O3的比表面积和高温稳定性。申请公布号CN106219582A的一种具有超大介孔孔容γ-Al2O3的制备方法，公开了在室温下，以无机阳离子铝盐和NaOH为反应物，以嵌段共聚物P123为结构导向剂。通过多次调节pH值或并流混合使Al3+与OH−反应得到氢氧化铝沉淀，将洗净后的氢氧化铝沉淀再分散于P123溶液中，之后复合物在一定温度下进行蒸发干燥组装，将干燥后的复合物焙烧，制得超大介孔孔容的γ-Al2O3。这种方法是通过控制氢氧化钠的量进行pH调节，使溶液的pH保持碱性；本专利技术则是在γ-Al2O3的晶格中掺杂硼，以盐酸调节溶液的pH值为酸性，获得掺杂后的γ-Al2O3具有大的比表面积和高温稳定性。申请公布号CN102614863A的一种La、Zr掺杂γ-Al2O3的水热合成制备方法。公开了一种La、Zr掺杂γ-Al2O3的水热合成制备方法,其包括原材料的混合与搅拌，水热合成，生成物的分离、洗涤、干燥烧结三个步骤。本专利技术则是采用的溶胶—凝胶法在γ-Al2O3的晶格中掺杂硼，方法不同，且掺杂后的γ-Al2O3具有大的比表面积和高温稳定性。
技术实现思路
本专利技术公开了一种利用溶胶−凝胶法合成制备掺杂硼的γ-Al2O3的方法，用以提高氧化铝的比表面积和高温稳定性。具体操作步骤如下：（1）将1g非离子型表面活性剂（P123）溶解到8mL无水乙醇中，通过盐酸调节溶液的pH为4～5，获得透明溶液Ⅰ。（2）选用硼酸作为硼源，将0.0125～0.05g硼酸溶解到4～8mL丙醇中，获得透明溶液Ⅱ。（3）将溶液Ⅱ加入到溶液Ⅰ中得到混合溶液Ⅲ，并用5mL无水乙醇冲洗，将混合溶液搅拌45min后，在空气中静置6～8h。（4）将1g异丙醇铝加入到混合溶液Ⅲ中，在密闭环境中搅拌12h后，在空气中静置24h。（5）将静置后的溶液置于60℃干燥箱中干燥12h，然后升温至80℃继续干燥12小时。（6）将干燥后的固体物质在1000℃下煅烧3h。本专利技术的显著特点：（1）通过XRD图可以看出制备的掺硼氧化铝纯度高，结晶度好。（2）本专利技术通过溶胶—凝胶法制备出的掺杂硼的γ-Al2O3粉体的比表面积大于100m2/g，相同条件下未掺杂硼的γ-Al2O3粉体比表面积小于95m2/g。（3）本专利技术通过溶胶—凝胶法制备出的掺杂硼的γ-Al2O3粉体，具有高温稳定性的特点，在1200℃下煅烧3小时后的XRD图显示仍以未转换的γ-Al2O3晶相为主，而相同条件下未掺杂硼的γ-Al2O3粉体在1200℃下煅烧3小时后的XRD图显示晶相γ-Al2O3完全转化成了α-Al2O3。附图说明：图1：本专利技术制备的硼掺杂的γ-Al2O3的X射线衍射图谱及其对应的PDF#47-0319标准谱线。图2:未掺杂氧化铝在1200℃下煅烧3小时后的XRD图，晶相由γ-Al2O3完全转化成了α-Al2O3，其对应PDF#10-0173标准谱线。图3：本专利技术制备的掺杂硼的γ-Al2O3在1200℃下煅烧3小时后的XRD图，以γ-Al2O3晶相为主，其对应PDF#47-0319标准谱线；有少量转化后的α-Al2O3，其对应PDF#10-0173标准谱线。具体实施方法：实施例1：将1gP123溶解到8mL无水乙醇中，通过盐酸调节溶液的pH为4～5，获得Ⅰ型透明溶液，将0.0125g硼酸溶解到4mL丙醇中，获得Ⅱ型透明溶液，将Ⅱ型溶液加入到Ⅰ型溶液中得到Ⅲ型混合溶液，并用5mL无水乙醇冲洗，将混合溶液搅拌45min后，在空气中静置6～8h，然后把1g异丙醇铝加入Ⅲ型混合溶液中，在密闭环境中搅拌12h后，在空气中静置24h，将静置后的溶液置于60℃干燥箱中干燥12h，然后升温至80℃继续干燥12小时，将干燥后的固体物质在1000℃下煅烧3h。制备出的掺硼γ-Al2O3的比表面积为105.03m2/g，在1200℃下煅烧3小时后主要物相仍为γ-Al2O3晶相。实施例2：将1gP123溶解到8mL无水乙醇中，通过盐酸调节溶液的pH为4～5，获得Ⅰ型透明溶液，将0.025g硼酸溶解到4mL丙醇中，获得Ⅱ型透明溶液，将Ⅱ型溶液加入到Ⅰ型溶液中得到Ⅲ型混合溶液，并用5mL无水乙醇冲洗，将混合溶液搅拌45min后，在空气中静置6～8h，然后把1g异丙醇铝加入Ⅲ型混合溶液中，在密闭环境中搅拌12h后，在空气中静置24h，将静置后的溶液置于60℃干燥箱中干燥12h，然后升温至80℃继续干燥12小时，将干燥后的固体物质在1000℃下煅烧3h。制备出的掺硼γ-Al2O3的比表面积为116.98m2/g，在1200℃下煅烧3小时后主要物相仍为γ-Al2O3晶相。实施例3：将1gP123溶解到8mL无水乙醇中，通过盐酸调节溶液的pH为4～5，获得Ⅰ型透明溶液，将0.05g硼酸溶解到6mL丙醇中，获得Ⅱ型透明溶液，将Ⅱ型溶液加入到Ⅰ型溶液中得到Ⅲ型混合溶液，并用5mL无水乙醇冲洗，将混合溶液搅拌45min后，在空气中静置6～8h，然后把1g异丙醇铝加入Ⅲ型混合溶液中，在密闭环境中搅拌12h后，在空气中静置24h，将静置后的溶液置于60℃干燥箱中干燥12h，然后升温至80℃继续干燥12小时，将干燥后的固体物质在1000℃下煅烧3h。制备出的掺硼γ-Al2O3的比表面积为100.78m2/g，在1200℃下煅烧3小时后主要物相仍为γ-Al2O3晶相。本文档来自技高网...

【技术保护点】
以1g非离子型表面活性剂（P123）溶解到8mL无水乙醇中配制Ⅰ型溶液，然后滴加盐酸调节溶液的pH为4～5；选用硼酸作为硼源，将0.0125～0.05g硼酸溶解到4～8mL丙醇中配制Ⅱ型溶液；将混合均匀的Ⅱ型溶液加入到Ⅰ型溶液中，并用5mL无水乙醇冲洗，搅拌45min后，在空气中静置6～8h，得到透明的Ⅲ型混合溶液；然后将1g异丙醇铝加入到Ⅲ型混合溶液中，在密闭环境下搅拌12h，得到透明的湿溶胶；将得到的湿溶胶在空气中静置24h后，置于60℃的干燥箱中干燥12h，部分溶剂挥发，然后升温到80℃继续干燥12h，得到干凝胶；将得到的干凝胶在1000℃下煅烧3h，获得掺杂硼的γ‑Al2O3粉体。

【技术特征摘要】
1.以1g非离子型表面活性剂（P123）溶解到8mL无水乙醇中配制Ⅰ型溶液，然后滴加盐酸调节溶液的pH为4～5；选用硼酸作为硼源，将0.0125～0.05g硼酸溶解到4～8mL丙醇中配制Ⅱ型溶液；将混合均匀的Ⅱ型溶液加入到Ⅰ型溶液中，并用5mL无水乙醇冲洗，搅拌45min后，在空气中静置6～8h，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵萍，李卓辉，刘继发，高敏，庄会峰，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：山东,37